双块式无砟轨道混凝土裂缝成因及控制措施

张书国

双块式无砟轨道混凝土裂缝成因及控制措施

张书国

摘 要：通过对成渝铁路客运专线黄帝山2号双线特大桥及路基地段CRTS-1双块式无砟轨道道床板混凝土裂缝进行的观察、分析、研究，总结了CRTS-1无砟轨道道床板混凝土裂缝原因及形式，并针对不同形式的裂缝采取了有针对性的控制措施，后续施工的实践表明，道床板混凝土裂缝得到了有效控制。

关键词：无砟轨道；道床板；裂缝；控制措施

张书国：中建铁路建设有限公司科技设计部，高级工程师，北京 100053

1　双块式无砟轨道裂缝形式

混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均质脆性材料。由于混凝土外界因素和混凝土内在特性等原因，造成成型的混凝土外观存在着微孔隙、气穴及微裂缝，影响混凝土的使用寿命。通过对CRTS-1双块式无砟轨道道床板混凝土产生裂缝原因进行分析，裂缝大致可为两大类：①结构型裂缝，由外荷载引起，包括常规结构计算中的主要应力以及其他的结构次应力造成的受力裂缝；②干缩裂缝，由非受力变化引起，主要是由温度应力和混凝土的收缩引起。本文主要就干缩裂缝进行分析控制。根据CRTS-1双块式无砟轨道道床板开裂部位及特征不同，将CRTS-1双块式无砟轨道道床板干缩裂缝分为以下4种形式：轨枕八字角裂缝、横向裂缝、侧向裂缝、表面不规则裂缝（图1）。

（1）轨枕八字角裂缝。双块式无砟轨道在道床板上出现比较多的裂纹是轨枕凸块的4个角周围的八字角裂缝。

（2）横向裂缝。路基上支承层假缝处均在道床板上有横向裂缝，横向裂缝主要特征：大多在轨枕块处开裂，横向裂缝一般多是贯穿裂缝，横向裂缝的宽度是道床板裂缝中最宽的裂缝之一。

（3）侧向裂缝。路基支承层浇注完成后，假缝的设置时间比较迟，在假缝处出现侧向裂缝同横向裂缝贯通。

（4）表面不规则裂缝。浇注道床板时由于养护不及时，收面后的压光不到位，致使道床板表面缺水导致形成龟裂纹。

图1　无砟轨道道床板开裂形式

2　双块式无砟轨道道床板裂缝成因分析

2.1新旧混凝土不良粘结八字角裂缝CRTS-1双块式无砟轨道道床板轨枕4个角处的圆弧半径很小，轨枕4角的混凝土在收缩时就会产生应力集中，加之轨枕是提前预制且表面比较光滑，与现浇混凝土不能紧密粘结，轨枕四周的混凝土初凝收缩时，轨枕不能给与周围混凝土拉力，在2轨枕之间的混凝土就会有一种沿线路纵向方向收缩到一起的趋势。在轨枕与模板之间的混凝土也是相同的原理，模板是涂过脱模剂的，所以模板和轨枕之间的混凝土就会有一种沿线路横向方向收缩的趋势，加之轨枕4角处的应力集中，就会将混凝土沿45°的方向拉开。

2.2振捣不到位引起裂缝

混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均质脆性材料。过分的振捣就会使粗骨料下沉，挤出水分和空气，使表面形成一层砂浆层，这样表面的混凝土就会比下层混凝土有较大的干缩性，待水分蒸发后，易形成凝缩裂纹。

2.3混凝土养护不到位引起裂缝

混凝土养护是最后一道施工工序，是混凝土因温度产生裂缝的最重要原因。特别是在恶劣的自然环境下，如果养护不当、混凝土浇水养护不及时，就会使混凝土表面开裂。

2.4混凝土收缩引起裂缝

混凝土收缩的类型有很多种，其中引起混凝土开裂的收缩主要包括塑性收缩和干燥收缩。

（1）混凝土塑性收缩。混凝土塑性收缩是造成道床板混凝土产生早期裂纹的主要原因。CRTS-1双块式无砟轨道道床板混凝土施工距离长、环境复杂，混凝土塑性阶段较长时间暴露在空气中，表层混凝土失水较快，水分蒸发速度超过其泌水速度导致表层混凝土稠硬收缩，其引起的拉应力致使混凝土开裂产生裂缝。

（2）混凝土干缩。混凝土养护停止后，在不饱和空气中失去内部毛细孔水、凝胶水和吸附水而产生混凝土干缩，干燥收缩引起的裂缝在CRTS-1型无砟轨道道床板混凝土裂纹中占有较大比例，尤其是采用泵送混凝土。

2.5轨排伸长引起裂缝

成渝客专采用轨排框架法进行CRTS-1双块式无砟轨道施工，若不能及时松开扣件，钢轨的伸缩将会带动轨枕在新浇混凝土中移动从而产生裂缝；若松开扣件时间过早，轨枕容易下沉影响轨枕的标高。

当混凝土温度和钢轨温度随大气温度变化而变化时（钢轨温度较混凝土温度变化较快），会导致混凝土和轨排钢轨的温差过大而发生形变从而将混凝土拉裂。

2.6混凝土骨料塑性沉落引起裂缝

当混凝土浇注过程中粗骨料的沉落受到钢筋的阻挡时，将出现沿钢筋走向的裂缝，施工过程中如果钢筋绑扎不好、模板沉陷、移动时也会出现此类裂缝。

2.7其他因素

结构基础不均匀沉陷、冻胀以及钢筋锈蚀等均会引起CRTS-1双块式无砟轨道道床板产生裂缝，下部支承层中存在裂缝或结构缝时，同样也会使道床板产生横向裂缝、侧向裂缝。

3　双块式无砟轨道道床板裂缝控制措施

3.1八字角裂缝控制措施

在浇注混凝土前使用喷雾器将轨枕打湿，减小新旧混凝土间吸水而导致的应力集中现象，防止CRTS-1双块式无砟轨道道床板混凝土与轨枕接触位置的混凝土出现裂缝。

3.2混凝土振捣控制措施

混凝土捣鼓使用4台振捣棒，其中2台ZD50棒在前，两侧对称地平行向前，不可一前一后。另外2台ZD30棒在后，找漏找边提浆，补充混凝土或铲去多余混凝土后补振混凝土、提浆。插入时快插慢拔，并边提边振，以免在混凝土中留有空洞。插入式振动器振动时的移动间距不应超过振动器作用半径（40～50 cm）的1.5倍，与侧模应保持5～10 cm的距离。混凝土浇注后，应随即进行振捣，振捣时间要合适，一般控制在25～30 s为宜，以混凝土表面不再下沉、无气泡、表面泛浆为宜，避免漏振、过振。

3.3混凝土养护控制措施

（1）夏季养护。道床板混凝土压光结束后，轨排框架及模板尚未拆除时，首先将经喷雾器喷洒过水的湿润土工布盖在轨排框架上（此时仍要保证土工布不能贴在混凝土面上，防止水分缺失），道床板边缘处要压盖严实，尤其是大风天气防止有风灌入；轨排框架及模板拆除时，养护覆盖用土工布及篷布均要揭开，此时要洒水保证混凝土表面时刻湿润；轨排及模板拆除结束后，立即覆盖土工布，洒水在土工布上面，然后覆盖塑料薄膜，防止水分蒸发，最后加盖篷布，篷布上加压沙袋，防止大风吹起，最后要将土工布、塑料薄膜、篷布覆盖至道床板底部，沙袋也要压在道床板底部。

（2）冬季养护。塑料薄膜和土工布铺盖时，塑料薄膜在下，土工布在上，最后加盖篷

布，篷布上加压沙袋，防止大风吹起。最后要将塑料薄膜、土工布、篷布覆盖至道床板底部，沙袋也要压在道床板底部。

3.4混凝土收缩控制措施

调整混凝土浇注时间，尽量避开环境温度过高时浇注混凝土。选择合适的收面压光时间，一般在混凝土浇注完成后2～3 h进行二次压光，并根据天气情况适当延长混凝土养护时间。

3.5轨排伸长引起裂缝控制措施

准确掌握松扣件时间，用2 kg直径75 mm的钢球静置时，如果所留下圆痕迹的直径小于30 mm时就可以判定初凝，混凝土边压光边及时松开全部扣件和鱼尾板。

3.6混凝土骨料塑性沉落裂缝控制措施

加强CRTS-1双块式无砟轨道道床板模板的稳固性，严格把控道床板钢筋的绑扎间距和稳定性。严格按照配合比搅拌混凝土，如混凝土的含水率等。

3.7基础沉陷控制措施

将路基基床表层清除干净，并将松散级配碎石清除至硬底，用高压水枪将表面冲洗干净，在浇注支承层前将其充分湿润，防止级配碎石吸水和不均匀沉降。

参考文献

[1] 王森荣，杨荣山，刘学毅，等.无砟轨道裂纹产生原因与整治措施[J]. 铁道建筑，2007（9）.

[2] 卢祖文. 客运专线铁路轨道[M].北京：中国铁道出版社，2005.

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[4] 崔国庆. 双块式无砟轨道道床板裂纹控制研究[J]. 铁道标准设计，2010（1）.

[5] 邹洵. 双块式无砟轨道道床板施工裂纹形成与整治探讨[J]. 中国新技术新产品，2012（4）.

责任编辑 朱开明

Causes and Control Measures of Concrete Cracks of Double Block Ballastless Track

Zhang Shuguo

Abstract:Through observation, analysis, study on the cracks on Huangdishan super long bridge No. 2 on the Chengdu-Chongqing railway passenger dedicated line of double track and on the concrete cracks of CRTS-1 double block ballastless track bed slab in embankment sections, the paper summarizes CRTS-1 ballastless track bed slab concrete crack causes and patterns. Aiming at the different cracks, and the control measures are taken. The practice shows that in the subsequent construction, cracks in concrete slab have been effectively controlled.

Keywords:ballastless track, bed slab, crack, control measures

收稿日期2014-11-04

中图分类号：U755